Nær fokus NBI-drevet kunstig intelligens til diagnosticering af gastro-øsofageal reflukssygdom

Gastroøsofageal reflukssygdom (GORD) er en kronisk tilstand med symptomer, der opstår sekundært til refluks af maveindhold (Vakil et al., 2006). Det er opdelt i fire fænotyper: Erosiv øsofagitis (EO), Non-Erosive Reflux Disease (NERD), Reflux Hypersensitivity (RH), Funktionel halsbrand (FH) (Nikaki, Woodland og Sifrim, 2016). Definitionen af ​​disse fænotyper har udviklet sig med tilføjelsen af ​​diagnostiske tests og metoder til deres fortolkning, den seneste er Lyon Consensus Statement (Gyawali et al., 2018). Størstedelen af ​​patienter med symptomer, der tyder på GORD, har ingen slimhindelæsioner set ved endoskopi (Nikaki, Woodland og Sifrim, 2016). Komplikationer af GORD, såsom peptisk forsnævring og Barretts oesophagus, kan let diagnosticeres ved hjælp af WLE. Diagnosen refluksøsofagitis med standard-definition WLE er velbeskrevet i Los Angeles (LA) klassifikationen (Armstrong et al., 1996) og valideret (Lundell et al., 1999) med LA grad C og D bekræftende af GORD (Gyawali) et al., 2018). Ydermere er AET vist at stige med LA-klassificering A til D (Lundell et al., 1999). Der er dog kun en beskeden inter-observatør overensstemmelse mellem LA-grader (Kappa-koefficient 0,4), især A og B. Endvidere påvises LA-grad A-øsofagitis hos op til 17,0 % af asymptomatiske patienter (Nozu og Komiyama, 2008; Zagari et al. al., 2008). En diagnose af GORD og beslutninger om anti-reflukskirurgi kan ikke foretages på dette grundlag, hvilket kræver pH-test for at bekræfte GORD.

Narrow Band Imaging

Billeddannelse af den gastro-øsofageale forbindelse ved hjælp af højopløsnings Olympus H260-skop ved brug af LA-klassificeringen af ​​GORD med WLE og NBI viste forbedring i den overordnede interobservatør-reproducerbarhed, når det blev brugt i en kombination sammenlignet med WLE alene; k 0,62 vs 0,45 (<0,05) (Lee et al., 2007). Funktioner identificeret ved brug af digital forstørrelse NBI ved squamo-søjlekrydset i tilfælde af EO (n=41; LA grad A og B), NERD (n=36) og kontroller (n=32) inkluderer mikroerosioner (100 % EO; 52,8 % NERD; 23,3 % kontroller), øget vaskularitet (95,1 % EO; 91,7 % NERD; 36,7 % kontroller) og runde pitmønstre (4,9 % EO; 5,6 % NERD; 70 % kontroller). Øget vaskularitet kombineret med fravær af rundt pit-mønster adskiller NERD fra kontroller med sensitivitet og specificitet på 86,1 % og 83,3 %. Overensstemmelse mellem observatører i denne enkeltcenterundersøgelse var god for øget vaskularitet (k=0,95) og mikroerosion (k=0,89) men lav for pitmønster (k=0,59) (Fock et al., 2009).

Intra-papillære kapillærsløjfer (IPCL'er) er slimhindekapillærer, der stammer fra den submucosale vene til papillen, normalt arrangeret på en regelmæssig "prik"-lignende måde med ca. 100 mikrometer fra hinanden (Inoue, 2001). Visualiseringen af ​​esophageal IPCL'er med NBI er veldokumenteret og danner grundlag for en NBI-klassificering for pladeepitel-neoplasi (Inoue et al., 2015). IPCL morfologiændringer er blevet foreslået hos patienter, der undersøges for NERD, især dilatation og forlængelse af IPCL'er hos patienter med NERD med forstørrelse NBI (Kato et al., 2006).

NBI med optisk forstørrelse til diagnosticering af GORD er blevet evalueret i 2 studier (Sharma et al., 2007; Lv et al., 2013). Sharma et al udførte et feasibility-forsøg med Olympus Q240Z med kvadrantisk undersøgelse af de distale 5 cm ved WLE og derefter NBI i n=50 GORD (EO n=30; NERD n=20) og kontroller (n=30). I lighed med Fock et al. var tilstedeværelsen af ​​mikroerosioner og hypervaskularitet signifikant højere blandt GORD. IPCL-tal og morfologi af tortuositet, dilatation blev set signifikant mere i GORD versus kontrol. Disse resultater var konsistente i uafhængig sammenligning af EO og NERD versus kontroller. ROC-analysetærskler for bedste sensitivitet og specificitet (henholdsvis) for NERD var maksimal ipcl/felt 131 (90%, 70%), min 99 (85%, 70%) og gennemsnit 117 (90%, 70%) (Sharma et al. ., 2007).

Lv et al brugte Olympus GIF-H260Z til at evaluere NERD (n=40), EO (n=40), Barretts (n=40) og sunde kontroller (n=40). IPCL-nummer, morfologi (forlænget/dilateret/slynget), mikroerosioner, rundt pitmønster over eller under SCJ, blev registreret som træk ved tilbagesvaling. Signifikante forskelle blev fundet med øget IPCL-tal, mikroerosioner, ikke-runde pit-mønstre under SCJ hos GERD (NERD/EO og BE) patienter sammenlignet med kontroller og færre mikroerosioner hos NERD-patienter sammenlignet med RE (Lv et al., 2013).

Definitionen af ​​NERD i alle undersøgelser til dato er imidlertid variabel og i høj grad baseret på symptomevaluering, respons på PPI og fravær af slimhindelæsioner ved endoskopisk undersøgelse uden standardisering ved hjælp af pH-undersøgelser.

Kunstig intelligens

Til dato er der en undersøgelse, der evaluerer brugen af ​​ANN'er til at forudsige GORD baseret på 45 variabler, herunder demografi, sygehistorie, helbredsstatus og symptomer. Alle patienter gennemgik OGD, 24-pH-undersøgelser udført i dem uden slimhindelæsion ved endoskopi: 103 GORD-patienter (62 med refluksøsofagitis og 41 med AET>5%) og n=56 FH-patienter GORD. ANN demonstrerede en nøjagtighed på 100 % sammenlignet med 78 % ved brug af konventionel statistisk regressionsanalyse (Pace et al., 2005). Selvom disse er optimistiske resultater, var andelen af ​​anvendte trænings- og testdata ikke specificeret, og yderligere evaluering med større datasæt er klart berettiget. Der er ingen billeddrevne AI-modeller til diagnosticering af GORD til dato. Maskinlæring med endoskopiske billeder er en vej af stor interesse som beskrevet i afsnit 1.7.7, med IPCL'er som et potentielt mål, baseret på tidligere undersøgelser af NBI til diagnosticering af GORD. CNN'er, der involverer IPCL-detektion og -morfologi, er for nylig blevet rapporteret i forbindelse med en pilotundersøgelse til computerassisteret diagnosticering af esophageal tidlig pladecellekræft ved brug af segmenteringsteknologi med nøjagtighed, der matcher ekspertendoskopister (Zhao et al., 2018). Billedsegmenteringsteknikken til Adaptive Local Thresholding har vist sig at være nyttig i kardetektion i retinale fotografier, hvilket gør dette til en attraktiv teknik for IPCL'er (Jiang og Mojon, 2003).